ПРЕДИСЛОВИЕ

Системы централизованного теплоснабжения (СЦТ) закономерно становятся важнейшим элементом энергетического хозяйства нашей страны. Преимущества централизованного теплоснабжения в условиях СССР неоспоримы: это экономия топлива и затрат на его транспортировку, значительный рост производительности труда в тепловом хозяйстве, возможность эффективного оздоровления воздушного бассейна городов и др. Поэтому вопросам научно-технического прогресса в централизованном теплоснабжении должно уделяться неослабное внимание.

Основными направлениями совершенствования и дальнейшего развития СЦТ являются концентрация производства теплоты, широкое применение комбинированного производства тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, применение атомных источников теплоты и централизация распределения теплоты. По уровню развития централизованного теплоснабжения Советский Союз занимает первое место в мире. В настоящее время централизованное теплоснабжение в СССР осуществляется более чем от 900 ТЭЦ и 2 тыс. котельных производительностью более 200 ГДж/ч. Услугами централизованного теплоснабжения в стране пользуются около 100 млн человек [1].

Производство тепловой энергии связано с большим расходом энергоресурсов. Так, в 1985 г. на производство теплоты низкого и среднего потенциала (температура менее 300°С) израсходовано более 500 млн. т у .т., в том числе до 200 млн т у.т. дефицитных нефтепродуктов. На цели теплоснабжения расходуется до 40—43% всех потребляемых в стране энергоресурсов, что в 1,6—1,7 раза больше, чем на выработку электроэнергии. Перестройка энергетического баланса страны требует резкого изменения структуры потребления энергоресурсов для производства тепловой энергии за счет снижения расхода мазута на ТЭЦ и в котельных и широкого применения угля и ядерной энергии [1].

Привлечение ядерной энергии для централизованного теплоснабжения в принципе более эффективно, чем ее вовлечение в систему электроснабжения, поскольку органического топлива замещается при этом почти на 30% больше. Если учесть, что атомные источники теплоты замещают преимущественно высококачественное топливо, а атомные электростанции— уголь, то сравнительная эффективность атомного теплоснабжения еще более возрастает. Из этого следует важность задачи определения рациональной структуры источников теплоты (ИТ) в отдельных регионах страны, различающихся условиями формирования энергетического баланса.

Процесс концентрации тепловой нагрузки в крупных городах и промышленных центрах требует более глубокого изучения ряда проблем развития мощных СЦТ. Здесь приобретают новое звучание проблемы динамики развития систем, режимов использования ИТ разных типов, надежности обеспечения тепловой энергией потребителей и др.

В соответствии с изложенным выбор обоснованных путей развития СЦТ перерастает в важнейшую проблему, особенно в условиях осуществляемой в СССР перестройки энергетического баланса страны. Решение этой проблемы предъявляет высокие требования к методике исследования перспектив развития СЦТ. К настоящему времени разработаны основные положения такой методики, базирующиеся на системном подходе к изучению перспектив развития энергетики.

Инструментом системных исследований является математическое моделирование СЦТ с учетом их внутренних и внешних связей. Используются также методы оптимизации и согласования решений, обеспечивающих выбор оптимальных стратегий развития СЦТ с ИТ разных типов, в том числе при неоднозначности исходной информации.

Необходимость дальнейшего повышения эффективности теплоснабжения требует совершенствования методов исследования развития СЦТ в части повышения комплексности исследований и более полного учета связей СЦТ с внешними системами, разработки новых принципов и приемов моделирования и оптимизации, исследования надежности, учета неполноты используемой информации и др. Существенно важна роль работ, нацеленных на расширение возможностей применения новых математических методов и ЭВМ для разработки и проектирования СЦТ.

По вопросам развития систем теплоснабжения имеется большое количество публикаций, например [2—11]. В этих работах изложены многие положения сложной и многогранной проблемы повышения экономичности и надежности теплоснабжения городов и промыщпенных центров. Поэтому содержание данной книги ограничено рассмотрением и развитием ряда положений системного подхода к выбору оптимальных решений по СЦТ и ИТ на стадии их разработки и проектирования на базе широкого использования математических методов и ЭВМ. В настоящее время именно эти вопросы имеют большое научное и практическое значение и требуют скорейшего решения.

Предлагаемая читателю книга имеет целью изложение принципов, методов и практических приемов применения математического моделирования для выбора оптимальных решений при исследовании и проектировании систем теплоснабжения с учетом условий их функционирования и развития в энергетическом комплексе страны. С этой целью в книге освещается опыт построения и реализации математических моделей СЦТ и ИТ разных типов, применения математических методов решения многофакторных экстремальных задач, исследования проблем надежности и принятия решений в условиях неполноты информации. В соответствии с этим в книге изложены:

в гл. 1 и 2 - задачи, условия и основные положения системных исследований систем теплоснабжения и их оборудования. Рассмотрены основные свойства, внешние и внутренние связи исследуемой системы, сформулирована иерархия задач оптимизации системы теплоснабжения, предложены подходы к построению соответствующего комплекса математических моделей;

в гл. 3—7 — теоретические основы и примеры построения математических моделей СЦТ, систем ядерной энергетики и электроэнергетики, а также источников теплоты разных типов. Сформулированы основные понятия метода математического моделирования и даны общие подходы к построению математических моделей. Рассмотрены специальные методы, используемые при построении математических моделей и программно-вычислительных комплексов. Приведены примеры построения программно-вычислительных комплексов для исследования СЦТ и ИТ;

в гл. 8—10 — проблемы учета динамики, надежности и неполноты информации при оптимизации СЦТ и ИТ. Основное внимание здесь обращено на корректную формулировку постановки задач, разработку методов учета указанных факторов, доведение разработанных программно-вычислительных комплексов до уровня, обеспечивающего возможность решения реальных задач оптимизации СЦТ и ИТ.

Книга содержит примеры системных исследований эффективности и надежности СЦТ и ИТ разных типов и собственно ИТ.

Вопрос об издании данной монографии неоднократно обсуждался с основоположником учения о теплофикации академиком ЛЛ.Мелентьевым. С ним было согласовано содержание книги, и он был готов взять на себя нелегкую работу по ее редактированию. Л.A. Мелентьев считал, что увлечение в последние годы общими вопросами системных исследований в энергетике привело к известному отставанию прикладных исследований конкретных типов больших систем энергетики. В частности, J1.A. Мелентьев придавал большое значение обобщению исследований эффективности и надежности систем централизованного теплоснабжения, чему и посвящена настоящая монография. Основной материал книги подготовлен после неожиданной кончины ЛА. Мелентьева в июле 1986 г. Авторы старались возможно полнее использовать основные идеи и принципы системных исследований в энергетике, сформулированные и развитые ЛА. Мелентьевым, и там, где это оказалось возможным, конкретизировать и развить их применительно к исследованию систем теплоснабжения.

Достигнутый к настоящему времени уровень изученности отдельных направлений системных исследований СЦТ и их оборудования неравномерен; это не могло не отразиться на глубине изложения отдельных вопросов, обсуждаемых в монографии; ряд из них, несомненно, дискуссионен.

Исследование систем теплоснабжения/Л.C. Попырин, К.С. Светлов, Г.М. Беляева и др. М.: Наука, 1989.